Nástroj pro plánování předcházení únavě - Fatigue Avoidance Scheduling Tool

Únava je hlavní lidské faktory vydat v bezpečnost letectví.[1] The Nástroj pro plánování předcházení únavě (RYCHLE) byl vyvinut United States Air Force v letech 2000–2001 řešit problém únavy posádky při plánování letů posádky.[2] FAST je program Windows, který umožňuje vědcům, plánovačům a plánovačům kvantifikovat účinky různých plánů pracovního odpočinku na lidský výkon. Umožňuje zadávání dat práce a spánku v grafickém, symbolickém (mřížkovém) a textovém formátu. Grafický displej vstup-výstup zobrazuje efektivitu kognitivního výkonu (osa y) jako funkci času (osa x). Horní zelená plocha v grafu končí v době normálního spánku, účinnost 90%. Cílem plánovače nebo plánovače je udržet efektivitu výkonu na nebo nad 90% manipulací s načasováním a délkou práce a dob odpočinku. Pracovní plán se zadává jako červené pruhy na časové ose. Období spánku se zadávají jako modré pruhy přes časovou čáru, pod červené pruhy.

Vypočítaná efektivita výkonu představuje složený lidský výkon u řady kognitivních úkolů, škálovaný od nuly do 100%. Oscilační čára v grafu představuje očekávaný průměrný výkon skupiny při plnění těchto úkolů podle denní doby, cirkadiánní rytmus, čas strávený vzhůru a množství spát a mohou se zobrazit různé limity spolehlivosti kolem průměru. Grafický displej lze vyjmout a vložit do zpráv a instruktážních snímků. Odhady kognitivní účinnosti pro pracovní období jakékoli délky lze také vyjmout a vložit do tabulkového formátu.

Dějiny

FAST byl vyvinut na základě smluvních ocenění fáze 1 a 2 Small Business Innovation Research (SBIR) z USA Výzkumná laboratoř letectva (AFRL), ředitelství pro lidskou účinnost, společnosti NTI, Inc.[3] (Dr. Douglas R. Eddy, hlavní vyšetřovatel) s Science Applications International Corporation jako subdodavatel (Dr. Steven R. Hursh, Modeler).[4][5][6][7] Předpovědi únavy v FAST jsou odvozeny ze simulace spánku, aktivity, únavy a efektivity úkolů (SAFTE) vynalezené Dr. Hurshem, v současné době prezidentem ústavů pro zdroje chování a mimořádným profesorem biologie chování, Univerzita Johna Hopkinse Lékařská fakulta.

Simulace SAFTE integruje kvantitativní informace o (1) cirkadiánní rytmus v rychlosti metabolismu; (2) míry zotavení kognitivního výkonu spojené se spánkem a rychlosti poklesu kognitivního výkonu spojené s bdělostí; a (3) efekty kognitivního výkonu spojené se setrvačností spánku za účelem vytvoření 3procesního modelu lidské kognitivní účinnosti. Model SAFTE vyvíjí Dr. Hursh již více než deset let. V obecné architektuře modelu SAFTE cirkadiánní proces ovlivňuje kognitivní účinnost i regulaci spánku. Regulace spánku závisí na hodinách spánku, hodinách bdělosti, aktuálním spánkovém dluhu, cirkadiánním procesu a fragmentaci spánku (probuzení během období spánku). Kognitivní účinnost závisí na aktuální rovnováze procesu regulace spánku, cirkadiánního procesu a setrvačnosti spánku.

Simulace SAFTE obdržela rozsáhlý vědecký přehled a DoD ji považuje za úplný, přesný a provozně praktický model, který má pomoci operátorovi při plánování.[8] Softwarová implementace simulace SAFTE[9] a aplikace byly od té doby ověřeny v obou letectvích[10][je zapotřebí lepší zdroj ] a železnice[11] pracovní prostředí.

Během úsilí fáze 2 byl model vylepšen nálezy z výzkumu AF a dalších studií poskytujících index alkoholu v krvi, index zaniknutí, algoritmus časování spánku a funkce rozhraní (percentily variace výkonu, časová osa mise, vstup do mřížky,[12] a panel únavových faktorů, abychom jmenovali alespoň několik). FAST poskytla vojenskému fyziologovi první počítačový nástroj, který používal homeostatický model pro optimalizaci výkonu pilota za podmínek omezeného spánku při minimalizaci potřeby farmakologických pomůcek. Mohly být plánovány mise, které poskytovaly dostatečný odpočinek k udržení účinného výkonu, a pokud byl normální noční spánek nemožný, zajistily se zásahy, jako je zdřímnutí nebo farmakologická léčba, k udržení výkonu. Účelem tohoto nástroje bylo zlepšit bezpečnost letu, optimalizovat úspěch mise během trvalého provozu a minimalizovat potřebu farmakologických pomůcek.

Během úsilí Fáze 2 a Fáze 3 měl tým FAST příležitost vyškolit různé skupiny personálu AF v používání FAST k řešení problémů s únavou, které měli při trvalém provozu, zámořském nasazení a operacích nočního výcviku. Výcvik byl proveden s četnými skupinami, částečně prostřednictvím několika USAF School of Aerospace Medicine's (USAFSAM) vzdělávací funkce (2002–2007) a částečně prostřednictvím Workshopu AFRL Aviation Fatigue Countermeasures Workshop, který dr. John A. Caldwell, J. Lynn Caldwell a James C. Miller. Mezi studenty v průběhu let patřili letoví chirurgové, letečtí fyziologové a fyziologie letectví technici na každoročním školení; fyziologové a technici fyziologie letectví během úvodního výcviku; letoví chirurgové, kteří se účastní programů USAFSAM's Residency in Aerospace Medicine (RAM) a Advanced Aerospace Medicine for International Medical důstojníci (AAMIMO); a důstojníci pro bezpečnost letectví z amerického letectva, námořnictva, námořní pěchoty a armády a z kanadských sil. Mnoho z těchto nových uživatelů doporučilo, aby byl FAST produkt transformován několika způsoby, aby byl užitečnější pro provozní jednotky.

FAST byl úspěšně použit vývojovým týmem, vědci letectva a několika operačními jednotkami AF k řešení problémů s únavou během operací AF. Vědci z Warfighter Fatigue Countermeasures Branch (WFC, nyní AFRL / RHPF) a operátoři pomocí FAST identifikovali a vyhnuli se únavě za více než 2 000 hodin B-2 Spirit bombardovací operace od Whitemana AFB[13] a noční provoz v Shaw AFB, optimalizace harmonogramů směnných prací pro bezpečnostní síly v Brooks AFB, posouzení dopadu ztráty spánku a nočního provozu při vyšetřování nehod a mnoho dalších konzultací. V období 2000–2007 použil Dr. Miller FAST na pomoc vyšetřovacím komisím USAF pro nehodu při nejméně devíti vyšetřováních leteckých nehod. FAST byl navíc použit k přípravě pokynů pro různé operační jednotky ve Spojených státech[14][15][16][17][18][19][20] a Kanada.[21][22][23][24][25][26] Tito uživatelé RYCHLE neměli problémy se zadáváním dat, zkoušením různých plánů, úpravami stávajících plánů nebo interpretací výsledků. Všechny tyto aplikace však zahrnovaly odborníky nebo personál, který proškolili. Pokusy použít RYCHLE na denní plánovací operace létání byly neúspěšné, protože uživatelské rozhraní bylo původně navrženo pro vědce, nikoli pro operátory.

Federální správa železnic sponzorovala rozsáhlé vyhodnocení modelu SAFTE s biomatematickou únavou (nebo simulace), aby zjistila, zda může na základě informací o harmonogramu prací předpovědět zvýšené riziko železničních nehod (Hursh, Raslear et al., 2006). Projekt zkoumal 30denní pracovní historii posádek lokomotiv před 400 nehodami lidských faktorů a 1000 nehodami nelidských faktorů. SAFTE odhadoval účinnost posádky (inverzní k únavě) zcela na základě informací o pracovním harmonogramu a příležitostech k spánku. Více než 1 milion 30minutových pracovních intervalů bylo vyhodnoceno na základě údajů z pěti amerických nákladních železnic. Spolehlivý lineární vztah existoval mezi účinností posádky a rizikem nehod způsobených lidskými faktory (r = - 0,93), ale ne u nehod jiných než lidských. Riziko nehod s lidskými faktory bylo zvýšeno na skóre účinnosti pod 90 a postupně se zvyšuje se sníženou účinností. Při skóre účinnosti ≤ 50 byly nehody s lidskými faktory o 65 procent pravděpodobnější než náhoda. Pod skóre účinnosti 70 kódy příčin nehod způsobily druhy chyb obsluhy v souladu s únavou a potvrdily, že vztah mezi rizikem nehody a účinností byl smysluplný. Další analýza ukázala, že SAFTE / FAST také předpovídal zvýšení závažnosti nehod; nehody lidských faktorů, ke kterým došlo, když byla průměrná účinnost vypočítána na méně než 77, byly 2,5krát nákladnější než podobné nehody, ke kterým došlo, když byla účinnost vyšší než 90.

V roce 2005 společnost AFRL zadala společnosti NTI tříletou smlouvu SBIR fáze 3 na vývoj a demonstraci softwarového nástroje pro prediktivní a kvantitativní zvládání únavy založeného na prohlížeči na základě FAST. „Sada nástrojů pro provozní efektivitu 24/7“ byla vyvinuta jako internetový nástroj přístupný prostřednictvím prohlížeče, který poskytuje podporu pro plánování pravidelné, cyklické práce a odpočinku (pravidelně rotující směny), pro nepravidelné plány pracovního odpočinku, pro efekty farmaceutických protiopatření a pro formální řízení operačních rizik (ORM) účinků únavy. Konkrétní skupiny uživatelů vybrané pro návrh rozhraní zahrnovaly plánovače misí (letů), piloty, vyšetřovatele nehod a plánovače pracovních směn. Byly provedeny testy použitelnosti rozhraní, aby se zjistilo, zda splňují potřeby zkušených uživatelů, a pro začátečníky se tento nástroj snadno naučil. Závěrečné zprávy k tomuto projektu byly přezkoumány na AFRL v listopadu 2008. Projekt nebyl nikdy realizován.

Současný stav

FAST je nyní komerční produkt prodávaný prostřednictvím Fatigue Science[27] a instituty pro zdroje chování.[28]

americké námořnictvo

V americkém námořnictvu byli studenti FAO (Safety Officer) a budoucí velitelé námořních letek (FAO) seznámeni s FAST v kurzech School of Aviation Safety (SAS) v říjnu 2004. Studenti námořnictva a armády dostali letové chirurgy 2 hodiny úvod do počítačové laboratoře FAST. CAPT (Dr.) Nick Davenport byl osobou, která do těchto osnov přidala RYCHLE. Na základě hodnotícího zasedání FAST, které se konalo v Námořním bezpečnostním středisku (NSC) dne 26. dubna 2006, NSC nařídilo, aby všichni letoví chirurgové používali FAST při analýze 72hodinové a 14denní historie při vyšetřování nehod v letectví. FAST často pomáhal při identifikaci účinků únavy, které by se jinak přehlédly, a příležitostně pomohl vyloučit únavu v případech, kdy byla podezření.

FlyAwake

Na začátku roku 2007 se 201 Airlift Squadron of the District of Columbia Air National Guard (ANG), úspěšně integrovala svou vlastní verzi simulace SAFTE do svých denních plánovacích operací. Tato verze nebyla nikdy ověřena oproti původní simulaci SAFTE. Tato integrace vyžadovala pozornost dvou pilotních plánovačů na plný úvazek, ale přinesla cenná data o zmírnění rizik, která by plánovači a vedoucí mohli využít k předpovědi a úpravě kritických dob únavy v letovém řádu. V srpnu 2007 Letecká národní garda Letecká bezpečnostní divize pod vedením podplukovníka Edwarda Vaughana financovala projekt, jehož cílem bylo poskytnout uživatelské rozhraní pro každodenní použití plánovači pilotů a integraci s automatizovaným softwarem pro plánování letů. Toto uživatelské rozhraní, známé jako „FlyAwake“, bylo vytvořeno a spravováno kapitánem Lynnem Lee. Projekt citoval empirické údaje shromážděné v bojových a nebojových leteckých operacích a zpochybnil stávající politiku odpočinku posádky jako přiměřenou pro prevenci zhoršené lidské výkonnosti.

Viz také

Reference

  1. ^ Caldwell JA, Caldwell JL. Únava ve vojenském letectví: přehled farmakologických protiopatření schválených americkou armádou. Aviat Space Environ Med 76 (7, Suppl): C39-51, 2005.
  2. ^ Souhrn projektu Air Force Research Lab, http://www.dtic.mil/dticasd/ddsm/srch/ddsm0219.html
  3. ^ NTI, Inc.
  4. ^ Eddy DR, Hursh SR. Nástroj pro plánování předcházení únavě (FAST). Technická zpráva č. AFRL-HE-BR-TR-2001-0140, Brooks AFB, TX, 2001.
  5. ^ Eddy DR, Hursh SR. Nástroj pro plánování předcházení únavě (FAST) Fáze II Závěrečná zpráva SBIR, část 1. Technická zpráva AFRL-HE-BR-TR-2006-0015, Brooks City-Base, TX, 2006a.
  6. ^ Eddy DR, Hursh SR. Nástroj pro plánování předcházení únavě (FAST) Fáze II Závěrečná zpráva SBIR, část 2. Technická zpráva AFRL-HE-BR-TR-2006-0040, Brooks City-Base, TX, 2006b.
  7. ^ Hursh SR, Redmond DP, Johnson ML, Thorne DR, Belenky G, Balkin TJ, Storm WF, Miller JC, Eddy DR. Únavové modely pro aplikovaný výzkum ve válčení. Aviat Space Environ Med 75 (3, Suppl.): A44–53, 2004.
  8. ^ DoD's SAFTE Model, Hursh, et al., „Archivovaná kopie“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 30. 10. 2008. Citováno 2008-11-11.CS1 maint: archivovaná kopie jako titul (odkaz)
  9. ^ Chaiken SR. Ověření a analýza únavového modelu USAF / DOD a zvládání únavy. Technická zpráva AFRL-HE-BR-TR-2005-0162). Brooks City-Base, TX, 2005.
  10. ^ Eddy a Hursh, 2008
  11. ^ Hursh SR, Raslear TG, Kaye AS, Fanzone JF. Ověření a kalibrace nástroje pro posouzení únavy pro jízdní řády na železnici, souhrnná zpráva. Technická zpráva DOT / FRA / ORD-06/21, americké ministerstvo dopravy, Federální správa železnic, Úřad pro výzkum a vývoj, 2006
  12. ^ Miller JC. Vylepšení použitelnosti pro vstup dat do nástroje pro plánování předcházení únavě (FAST). Technická zpráva AFRL-HE-BR-TR-2005-0072, Air Force Research Laboratory, Brooks City-Base TX, 2005. (ADA435739)
  13. ^ Od léta 2006; osobní komunikace s Dr. Millerem z Whiteman Aerospace Physiology Section
  14. ^ Miller JC, Dyche J, Cardenas R, Carr W. Účinky tří pozorovacích plánů na fyziologii ponorky, výkon a náladu. Technical Report NSMRL-TR-1226, Naval Submarine Medical Research Laboratory, Groton, CT, 2003. (ADA422572)
  15. ^ Miller JC. Kontrolní karta únavy pro vyšetřování nehody. Technická zpráva AFRL-HE-BR-TR-2005-0071, Air Force Research Laboratory, Brooks City-Base TX, 2005.
  16. ^ Miller JC. Řízení operačního rizika únavových efektů. Technická zpráva AFRL-HE-BR-TR-2005-0073, Air Force Research Laboratory, Brooks City-Base TX, 2005. (ADA434836)
  17. ^ Miller JC. Plánování posádek letadel 1: Intra-Theatre 24/7 Operations. Technická zpráva AFRL-HE-BR-TR-2005-0074, Air Force Research Laboratory, Brooks City-Base TX, 2005. (ADA434696)
  18. ^ Miller JC. Plánování posádek letadla 2: Noční mise. Technická zpráva AFRL-HE-BR-TR-2005-0075, Air Force Research Laboratory, Brooks City-Base TX, 2005. (ADA435393)
  19. ^ Miller JC. Plánování posádek letadel 3: Nasazení. Technická zpráva AFRL-HE-BR-TR-2005-0047, Air Force Research Laboratory, Brooks City-Base TX, 2005.
  20. ^ Miller JC. Základy plánování směn. Technická zpráva AFRL-HE-BR-TR-2006-0011. Air Force Research Laboratory, Brooks City-Base, TX, 2006. (ADA446688)
  21. ^ Paul MA, Miller JC. Posouzení únavy v posádce Camp Mirage CC130: Doporučení pro farmakologickou intervenci. Technická zpráva 2004-021, obranný výzkum a vývoj Kanada - Toronto, 2004.
  22. ^ Paul MA, Miller JC. Zohlednění 5 harmonogramů posunu hasičů kanadských sil. Technická zpráva 2005-227, obranný výzkum a vývoj Kanada - Toronto, 2005.
  23. ^ Paul MA, Gray GW, Miller JC. Předběžné hodnocení použití zopiklonu (Imovane) v posádce letadla Camp Mirage. Technická zpráva 2006-077, Defence R&D Canada - Toronto, 2006. (ADA472982)
  24. ^ Paul MA, Gray GW, Miller JC. Kognitivní účinnost pilotů instruktorů CF-18 během rutinního výcviku. Technická zpráva 2007-028, Defence R&D Canada - Toronto, 2007. (ADA472954)
  25. ^ Paul MA, Gray GW, Miller JC. Kognitivní účinnost stíhacího pilota během cvičení Wolf Safari. Technická zpráva 2007-020, Defense R&D Canada - Toronto, 2007. (ADA472968)
  26. ^ Paul MA, Gray GW, Nesthus TE, Miller JC. Posouzení variant varianty sledování ponorky CF z hlediska dopadu na výkon modelované posádky. Technická zpráva 2008-007, obranný výzkum a vývoj Kanada - Toronto, březen 2008.
  27. ^ Věda o únavě
  28. ^ Instituce pro zdroje chování